再论岩石压缩系数的几个错误

773377

cllipe 发表于 2013-12-7 23:22
第一，自然界没有纯净的石英砂岩；第二，砂岩都有孔隙度，折算后才能得到骨架的弹性模量。

第一，不对呀，虽然自然界没有纯净的石英砂岩，可是科学不是只研究极端情况么。
第二，试问岩石压缩系数（bulk compressbility）、骨架压缩系数 (grain compressbility)、孔隙压缩系数 (pore compressbility)，此三者与孔隙度之间的数学关系？哦，孔隙不是物质，应该是没有压缩系数的哈？

admin

773377 发表于 2013-12-7 23:46
第一，不对呀，虽然自然界没有纯净的石英砂岩，可是科学不是只研究极端情况么。
第二，试问岩石压缩系数 ...

真理越辩越明，非常感谢各位达人的积极讨论，一定推荐更多学生、童鞋来学习！

遁逸

高手过招啊，直让我等一班围观者云里雾里，又觉得受益匪浅啊！

773377

cllipe 发表于 2013-12-7 23:55
你好像不是来讨论学术问题的吧，话里话外都带着刺，讨论了半天一点功课都不做，窦先生列了那么多文献你都 ...

油藏工程的麻烦就是符号太多又不统一。

1，霍尔的实验是在100%饱和的岩心中，保持围压不变（3000psi），从初始的1500psi孔隙压力逐渐减小，在减压过程中测量排液量，并减去由液体本身膨胀所造成的排液，来计算压缩系数。也即是说，霍尔计算的是“有效孔隙压缩系数”（effective pore compressibility，Cpp）。

2，对于岩层，孔隙度增加虽然会使得Cb增加，但由于霍尔的实验符合储层中100%液体饱和的情形，Newman的实验也是一样。所以孔隙度增大使得其中液体更多地承担了压力，所以Cpp反而减小。Newman的文章中第一次Φ增大而Cpp减小一点都不新鲜，介绍这个的老文章好几十篇。除了Hall, Van  der  Knaap在1959年的文章中也重现了这一点，Newman更是在1973年通过40个储层中256个样品的实验验证了这个关系。

3，你的论文中错误地将霍尔的有效孔隙压缩系数Cpp当作了岩石体积压缩系数Cb（bulk compressibility），并没有考虑霍尔和Newman论文中围压不变，100%饱和液体的条件，才会出现所谓“疏松的土介质 ,还不如致密的岩石更容易压缩吗 ? ”的伪谬论。

4，事实上Cpp与Cb有关系: Φ*Cpp+(1+Φ)Cr=Cb，（Zimmerman, 1991）把霍尔的Cpp-Φ关系式代入，得


由于Cr为常数，则Cb是Φ的增函数。Zimmerman将这个Cb写作Cbc，为了和围压不变时的“伪体积系数”Cbp相区别。

5，附上霍尔1953年，Newman1973年论文原文，艾哈迈德《高级油藏工程》及砂岩压缩系数专著Compressibility of Sandstones.

COMPRESSIBIEITY OF RESERVOIR ROCKS - Hall 1953.pdf (222.22 KB, 下载次数: 22)

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Pore-Volume Compressibility of Consolidated, Friable, and Unconsolidated Reservo.pdf (502.25 KB, 下载次数: 27)

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smartdou

773377: 1，霍尔的实验是在100%饱和的岩心中，保持围压不变（3000psi），从初始的1500psi孔隙压力逐渐减小，在减压过程中测量排液量，并减去由液体本身膨胀所造成的排液，来计算压缩系数。也即是说，霍尔计算的是“有效孔隙压缩系数”（effective pore compressibility，Cpp）。
Cllipe 答：油藏工程只使用孔隙体积对孔隙压力的压缩系数，即Cpp，通常简写成Cp。饱和水与饱和气并没有差别，流体只提供压力传递介质，岩石的力学性质决定于骨架和孔隙度的性质，与孔隙流体没有关系。

本人的问题： 请问Cllipe 不用Hall方法测试有效孔隙压缩系数，如何测试孔隙压缩系数？

岩石的力学性质并不是与流体性质无关，如果任意孔隙空间充满了体积模量为Kfl的孔隙流体，另外不同的流体体积模量不同，而充满流体的岩石在受压时将比干燥岩石坚硬，因为受压会引起孔隙流体压力的增加，用来抵抗体积应变。

773377:   2，对于岩层，孔隙度增加虽然会使得Cb增加，但由于霍尔的实验符合储层中100%液体饱和的情形，Newman的实验也是一样。所以孔隙度增大使得其中液体更多地承担了压力，所以Cpp反而减小。Newman的文章中第一次Φ增大而Cpp减小一点都不新鲜，介绍这个的老文章好几十篇。除了Hall, Van  der  Knaap在1959年的文章中也重现了这一点，Newman更是在1973年通过40个储层中256个样品的实验验证了这个关系。

Cllipe 答：这些人的实验结果大同小异，都出现了逻辑反转现象，当然都是不正确的。孔隙度增大，骨架就减少，岩石抵抗外力的能力就减弱，同样压力变化的情况下，岩石的体积变化量就大，压缩系数就大。把孔隙度推至极限0，孔隙压力改变1MPa，孔隙体积会改变吗？当然不会，此时的孔隙压缩系数Cp=0，试问实验结果的外推结果=0？

本人的问题：一些错误的假设，导出了错误的方程，能证明Hall错误吗？

没有什么逻辑反转之说，主要源于其对Hall曲线的理解及应用范围不清楚所致。岩石压缩系数受多孔介质的物理特性、岩石类型、胶结物量、胶结强度、储层地质应力和压实程度等因素影响。Hall的实验及后来一些研究者研究表明：
  （1）Hall曲线实验条件是原始上覆压力22MPa（3000psi），岩石内部流体孔隙压力为（0-22）MPa（0-1500psi）变化，实验中，有效应力（净上覆岩石压力）为零时，测得原始储层孔隙度。
  （2）Hall曲线是实验曲线，是采用胶结砂岩或固结较好的灰岩得到的，不适用非胶结岩石或脆性砂岩。
    （3）后来的研究者，进一步指出：对固结不强的砂岩岩石，使用Hall曲线要慎用；在非固结砂岩及裂缝性很强的地层同样要慎用。

773377:  3，你的论文中错误地将霍尔的有效孔隙压缩系数Cpp当作了岩石体积压缩系数Cb（bulk compressibility），并没有考虑霍尔和Newman论文中围压不变，100%饱和液体的条件，才会出现所谓“疏松的土介质 ,还不如致密的岩石更容易压缩吗 ? ”的伪谬论。

Cliipe 答：我的论文没有把Cp当成Cb，是你读文献不仔细。Cp与饱和的流体类型和多少没有关系。“岩石越疏松，越容易压缩”，如果你认为这是谬论，你现在就可以改行了，不是太适合搞这种研究。

本人的问题：是否可以像岩石力学大师Zimmerman 先生一样导出Cp、Cb、和Cs成立的关系吗？



如果不能回答目前的问题或者证明自己观点正确的内容，就要再上载那些以前已经讨论过的东西上来，继续把问题扯回到原点，搞一些车轱辘话，节约一切可以节约的资源，不要再次占用论坛的版面，最好能使大家能看到点新的内容。

savemygod

我不大懂，保持中立。smartdou和773377与clipe的辩论很精彩。clipe的优酷视频把整个流程都讲了一遍，相当于他的论据，smartdou和773377如果想证明自己，能否针对性的说出视频中多少秒的时候有错误，个人觉得这样比较容易说清楚些。上面诸位讨论的hall图版，还有哪种岩石容易压缩里面都有提到，不妨讨论更针对性点。

smartdou

本人奉劝Cllipe好好读一些经典的岩石力学著作和相关的地质力学等著作（包括773377提供的Zimmerman的著作等），它们都是很好的书籍。Zimmerman先生的著作也较系统，好好阅读，深入思考才是。去年《阳光石油论坛》也有人曾经上载了基本关于《岩石力学》及《地质力学》的最新著作，这些著作有：
（1）Chilingarian 著的《Subsidence Due To Fluid Withdrawal，Compaction and Fluid Migration》
（2）Fjaer等著的《Petroleum Related Rock Mechanics，2008版》
（3）Chilingar 著的《Origin & Prediction of Abnormal Formation Pressures》
（4）Mark.D.Zoback著的《Reservoir_Geomechanics》
上面的书都是阳光石油论坛提供过的一些我非常喜欢，也经常读的书。也希望Cllipe能喜欢。也能阅读，不要轻易下结论。

阳光论坛是我们做科学工作者的家园，我喜欢她，也很热爱她，她给我们提供了要吸取的营养，提供了交流的平台，使大家有了共同探讨问题，共同学习的地方，相当于我们的家，这个家需要大家去维护，去爱护。提供有用的资源，说有用的话，用科学语言描述问题。

我不反对墨守成规，盲目崇拜权威，挑战权威。但我们在科学道路上每前进一点都是站在前人的肩膀上前进。但同样我们自己的东西错了，也要知错改错，当然自己否定自己也是一件很痛苦的事情。但这样做的话不但不会被人眺不起，也是更受人们尊重。

Cllipe的这些悖论，本人已经进行过其错误根源的详细论述，包括杂志和谈论和阿果论坛。大家有兴趣继续讨论此问题的话，本人认为：（1）认真阅读论坛中本人所作的详细论述及杂志文章，（2）阅读上面提供的经典著作。

smartdou

別扯一些没有用的与本讨论无关的内容。用实验数据，数学证明和慎密的逻辑推理来证明你的论点。我想如果是真理，科学界会尊重的，就怕成为"臭皮"。

benbiao

通篇浏览了诸位专家学者的讨论，心中有几点疑惑想请教参与讨论的诸位：
第一、岩石的压实变形和压缩变形阶段如何界定？理论依据是什么？具体实例有没有？
第二、Cllipe教授认为在岩石的压缩变形阶段孔隙度不随着有效应力的增加而变化。下面我会给出几个实例，请教授帮我解释一下。



以上两图引自AAPG2009年的文章“Petroleum reservoir porosity versus depth: Influence of geological age. AAPG Bulletin, v. 93, no. 10 (October 2009), pp. 1281–1296.” 每一幅图中的每一个数据点代表一个油藏（蓝色代表碳酸盐岩油藏，黑色代表砂岩油藏，粉色代表其他类型油藏），图上纵坐标是油藏埋深（0-6 Km），图上横坐标是平均油藏孔隙度（0-40%），图A到图J分别代表不同的地质时期，从更新世（距今2.5百万年左右）到前寒武系（距今570-600百万年），图中的蓝线和黑线分别代表同一深度下孔隙度P50值，孔隙度随深度变化的统计规律大家看的很清楚。



上图是三个不同地质历史时期、不同埋深的砂岩油田原始测井曲线和解释孔隙度曲线，左边是国内某东部油田第三系的曲流河沉积，埋深在1000米以内，平均孔隙度达到40%；中间的图是国内南部某油田第三系的海相三角洲砂岩沉积，埋深在1800米上下，平均孔隙度大约30%，右边是国外某油田白垩系海相三角洲砂岩沉积，埋深在3200米附近，平均孔隙度约22%。

我想请问Cllipe教授，上述三个油田据您的理论和经验，分别属于压实作用阶段还是压缩作用阶段？

第三、Cllipe教授用声波时差随埋深变化关系图说明孔隙度的变化，想请教一下声波时差的变化规律是否等同于孔隙度变化规律？



上图中您所引用的是否为具体的实际油田资料？如果是，是哪个油田？属于什么地质时期？什么沉积环境？什么岩性？油藏埋深多少？孔隙度多少？

您所引图中纵坐标的刻度是多少？横坐标的刻度是多少？红色界限上下是否属于同一层位？更进一步是否属于同一层序？上下岩性有无变化？

第四、Cllipe教授认为自然界没有纯石英砂岩？果真如此吗？

“Over 95% of Quartz must be present for a rock to be classified as quartz arneite……” 引自“Gary Nichols, Sedimentology and Stratigraphy, second edition, P13”

注：该图片与上述文字同出一处。

此外：
Quartz  Arenites  “Compositionally supermature and clean. These sand stones are typical of but not restricted to, high-energy shallow marine environments, and also aeolian (wind-blown) sand-sea in desearts. ……”  引自“Maurice E. Tucker, Sedimentary Rocks in the Field, Third Edition, 2003.”

还有，下文中提及的某地层实际例子也认为，不仅自然界，油藏中也是存在纯石英砂岩的：
“A.Jawad Ali, M.E. Nasser. Facies Analysis of the lower Cretaceous oil-Bearing Zubair formation in Southern Iraq.  Modern Geology, v. 13, p. 225-242,1989. ”一文中提及，Zubair地层大量样品分析结果表明，石英含量最高可达99%，平均值为95.3%。

小注：本人只针对问题，不针对任何人。

773377

smartdou 发表于 2013-12-8 11:14
我不反对墨守成规，盲目崇拜权威，挑战权威。但我们在科学道路上每前进一点都是站在前人的肩膀上前进。但同样我们自己的东西错了，也要知错改错，当然自己否定自己也是一件很痛苦的事情。但这样做的话不但不会被人眺不起，也是更受人们尊重。 ...

以前在公共论坛的时候，有人更有意思，最常用的几句话就是：“要有质疑的精神！”，“科学就是靠质疑来推动的！”，或者“不能盲目相信权威！”。咋一看还挺豪气十足的，颇有亩产万斤的气概，也唬住了不少读书读得不多的网友：是呀，人家说不定真有一套呀，我不怎么懂就不要发言了吧；而受过点教育的网友呢，也往往被哽住：我要是反驳，那不就成了固步自封，迷信权威的典型了么，那也太没面子了……

话说公共论坛上那位仁兄，死活反对相对论，死活坚持绝对时空。诸多网友那个苦口婆心地劝啊：根据光速不变原理，绝对时空是不存在的……该仁兄头一扭：我凭啥相信光速不变原理？！要推翻权威！于是诸多网友那个苦口婆心地劝啊：你去看看麦克斯韦方程，光速是算出来的呀，是个常量，跟坐标系无关啊...该仁兄头一扭：我凭啥相信麦克斯韦方程？！要推翻权威！好吧，你不相信麦克斯韦方程，那我们从感生电动势开始推导……该仁兄头一扭：我凭啥相信电学理论？！要推翻权威！该仁兄头一扭都这样了，你还有啥说头？他已经，照他的话说，“推翻了整座物理学大厦”，你跟他完全没有对话的基础。所以，省口气吧。真的。